Defekte an Gummi-, Silikon- und Elastomerteilen erkennen: Dichtungen, Stopfen und Dichtlippen prüfen

Gummi- und Silikonteile stellen an eine automatische Prüfung Anforderungen, die bei starren Kunststoffteilen kaum eine Rolle spielen. Das Material ist weich, meist dunkel und matt, und es verändert unter leichtem Druck seine Form. Eine Dichtung liegt selten zweimal exakt gleich vor der Kamera, eine Dichtlippe kann sich verbiegen, und ein O-Ring springt aus der Position. Hinzu kommt ein Punkt, der in realen Projekten oft über die Machbarkeit entscheidet, lange bevor der Sensor feststeht: die Zuführung. Dieser Beitrag zeigt, welche Fehler an Elastomerteilen typisch sind, wie sich Dichtungshöhe und Sitzlage absichern lassen und warum die Vereinzelung elastischer Teile der eigentliche Engpass ist.

Wichtige Punkte im Überblick

Gummi und Silikon sind anders zu prüfen, weil das Material weich, dunkel, matt und elastisch ist und unter leichtem Druck seine Form ändert, sodass ein Teil selten zweimal gleich vor der Kamera liegt.
Typische Fehler sind Schnittfehler und Abrisse an Dichtlippen, die später zu einer undichten Verbindung führen, dazu Verunreinigungen, Verzug und Farbfehler.
Ein entscheidender Fehler steckt in der Höhe: eine zu niedrige oder verkippte Dichtung dichtet nicht zuverlässig, ist im Grauwertbild kaum zu erkennen und wird erst durch die Höhenmessung mit einem 2D/3D Laser-Profilsensor der Modellreihe LJ-X8000 eindeutig.
Weil ein Schnittfehler an jeder Stelle des Umfangs liegen kann, deckt eine ganzflächige Prüfung über eine Aufnahme von zwei Seiten oder eine Drehung des Teils die Totzonen ab.
Der eigentliche Engpass ist die Zuführung: elastische Teile kleben aneinander und springen aus der Position, weshalb die Vereinzelung über die Machbarkeit entscheidet, bevor der Sensor feststeht.

Warum Gummi und Silikon anders zu prüfen sind: matt, dunkel, elastisch und formvariabel

Vier Materialeigenschaften prägen jede Prüfaufgabe an Elastomerteilen. Erstens sind die Oberflächen oft matt und dunkel, was den Kontrast begrenzt und feine Merkmale schwer sichtbar macht. Zweitens ist das Material elastisch, sodass Teile unter Eigengewicht oder leichtem Kontakt ihre Form ändern und nicht in einer definierten Lage bleiben. Drittens sind viele Teile formvariabel, weil sie sich verdrehen, zusammenfallen oder ineinander verhaken. Viertens treten häufig viele Varianten auf, in Material, Farbe, Größe und mit oder ohne Bohrung.

Diese Eigenschaften wirken auf zwei Ebenen. Sie erschweren die Aufnahme, weil ein weiches, dunkles Teil je nach Lage anders erscheint, und sie erschweren die Zuführung, weil ein elastisches Teil sich nicht wie ein starres handhaben lässt. In der Anwendungspraxis reichen die Teilegrößen von wenigen Millimetern bis über hundert Millimeter Durchmesser, und die geforderten Stückzahlen schwanken stark, von Hunderten Teilen pro Minute bei einer schnellen Oberflächenprüfung bis zu wenigen Teilen pro Minute, wenn eine Höhe gemessen wird.

Typische Fehler: Schnittfehler, Abrisse an Dichtlippen, Verunreinigungen, Verzug und Farbfehler

Die Fehlerbilder an Elastomerteilen lassen sich in einige Gruppen ordnen. Schnitt- und Formfehler entstehen beim Trennen oder Entformen, etwa unsaubere Schnittkanten an geschnittenen O-Ringen und C-Ringen oder Abrisse an einer Dichtlippe, bei denen Material fehlt oder eingerissen ist. Solche Fehler an der Dichtlippe sind besonders kritisch, weil sie später zu einer undichten Verbindung führen.

Verunreinigungen und Fremdkörper bilden eine zweite Gruppe. Auf einer dunklen Dichtfläche fällt ein heller Partikel oder ein Rückstand auf, während dunkle Verunreinigungen auf mattem Gummi nur mit passender Beleuchtung sichtbar werden. Geometrische Abweichungen wie Verzug bilden eine dritte Gruppe, bei der ein Teil nicht mehr rund oder eben ist, sondern verzogen aus der Form kommt. Farbfehler schließlich betreffen Teile, bei denen Material oder Farbe von der Vorgabe abweichen, etwa bei mehrfarbigen oder materialgemischten Dichtungen. Welche dieser Fehler auftreten, hängt vom Bauteil und vom Prozess ab, weshalb auch hier ein Fehlerkatalog mit Grenzmustern am Anfang steht.

Dichtungshöhe und Sitzlage: wann eine falsche Höhe zum Leck führt

Bei Dichtungen und Dichtringen ist die reine Oberflächenprüfung oft nicht ausreichend, weil ein entscheidender Fehler in der Höhe steckt. Eine Dichtung, die zu niedrig ausfällt oder schief in ihrem Sitz liegt, dichtet später nicht zuverlässig, und in dokumentierten Anwendungen sind genau solche Leckagen ein wiederkehrender Reklamationsgrund. Der Fehler ist im Grauwertbild kaum zu erkennen, weil das Teil von oben betrachtet unauffällig aussieht.

Für diese Aufgabe ist die Höhenmessung der Schlüssel. Ein 2D/3D Laser-Profilsensor der Modellreihe LJ-X8000 erfasst die Höhe der Dichtung und ihre Lage im Sitz und macht so eine zu niedrige oder verkippte Dichtung eindeutig erkennbar. Für statische Prüfungen im Takt ohne Bewegung des Teils bietet sich die Snapshot-Variante der Modellreihe LJ-S8000 an. Weil die Höhenmessung von Glanz und Farbe weitgehend unabhängig ist, funktioniert sie auch auf dunklem Gummi zuverlässig. Sinnvoll ist es, die zulässige Höhe und Sitzlage vorab an Grenzmustern festzulegen, damit die Prüfung genau die Abweichung erkennt, die später zum Leck führt.

Ganzflächige Prüfung: Aufnahme von zwei Seiten und Drehung gegen Totzonen

Viele Elastomerteile müssen über ihre gesamte Fläche geprüft werden, weil ein Schnittfehler oder ein Abriss an jeder Stelle des Umfangs liegen kann. Eine einzelne feste Aufnahme lässt dabei Totzonen, gerade an einem runden oder profilierten Teil. Für die ganzflächige Prüfung haben sich mehrere Ansätze bewährt, die sich kombinieren lassen.

Aufnahme von zwei Seiten, sodass Ober- und Unterseite oder beide Flanken einer Dichtlippe erfasst werden.
Drehung des Teils vor dem Sensor, damit der volle Umfang nacheinander in den Blick kommt.
Mehrere Messköpfe oder Kameras, die verschiedene Bereiche parallel abdecken und die Taktzeit kurz halten.

In dokumentierten Anwendungen wird für vollständige Schnitt- und Lippenprüfungen bewusst ein Aufbau mit zwei Messköpfen vorgesehen, der das Teil von beiden Seiten erfasst. Die Wahl zwischen Drehung und Mehrkopfaufbau hängt an Taktzeit und Bauraum. Eine Drehung braucht Zeit pro Teil, während ein Mehrkopfaufbau schneller ist, aber mehr Platz und mehr Auswertung erfordert.

Der eigentliche Engpass: Vereinzelung und Zuführung elastischer, klebender Teile

Bei Gummi und Silikon steht und fällt die Machbarkeit mit der Zuführung. Elastische Teile kleben aneinander, verhaken sich, springen aus der Position und fallen unter ihrem eigenen Gewicht in eine undefinierte Lage. Bevor ein Sensor überhaupt ein verwertbares Bild aufnehmen kann, muss das Teil vereinzelt und in eine definierte Lage gebracht werden. In der Anwendungspraxis scheitern rentable Prüfkonzepte deshalb nicht am Sensor, sondern an der Vereinzelung.

Aus diesem Grund gehört die Zuführung an den Anfang des Projekts, nicht ans Ende. Zu klären ist, wie die Teile getrennt, ausgerichtet und dem Sensor präsentiert werden, ob eine Nesteraufnahme, ein Drehteller oder eine andere Handhabung passt und ob elektrostatische Aufladung die Teile zusätzlich zusammenhält. Häufig wird die Zuführung gemeinsam mit einem Integrator gelöst, und erst wenn feststeht, dass sich die Teile zuverlässig präsentieren lassen, wird der Sensor festgelegt. Wer diese Reihenfolge umdreht, riskiert, dass ein technisch geeigneter Sensor am Handling scheitert.

Sensorwahl: 3D-Profilsensor für Schnitt und Höhe, Kamera für Oberfläche und Farbe

Die Sensorwahl richtet sich nach der Fehlerart. Für Schnittfehler, Abrisse an Dichtlippen und die Höhe einer Dichtung ist ein 2D/3D Laser-Profilsensor der Modellreihe LJ-X8000 die zuverlässige Wahl, weil diese Fehler über die Geometrie definiert sind und die Höhenmessung von Glanz und Farbe unabhängig bleibt. Von zwei Seiten aufgenommen deckt der Sensor die ganze Fläche einer Dichtung ab.

Für Oberflächenmerkmale und Farbe eignet sich eine Kamera. Verunreinigungen, Fremdkörper und Farbfehler erkennt eine Flächenkamera der Modellreihe VS-G, und bei stark variierenden Teilen trennt eine AI-Fehlerklassifizierung mit die All-in-One Kamera mit integrierter AI der Modellreihe VS echte Fehler von zulässigen Abweichungen. Für einfache Anwesenheits- oder Defektprüfungen mit knappem Budget genügt oft der AI Vision-Sensor der Modellreihe IV4. In vielen Projekten kombinieren sich diese Rollen, etwa ein 3D-Profilsensor für Schnitt und Höhe zusammen mit einer Kamera für Verunreinigung und Farbe. Die Anbindung an die SPS erfolgt meist über Profinet, EtherCAT oder EtherNet/IP. Wie bei jeder Elastomerprüfung sichert ein Test mit realen Testmustern in allen Varianten die Wahl am zuverlässigsten ab.

Häufige Fragen

F Warum ist die Prüfung von Gummi- und Silikonteilen so anspruchsvoll?

Zum einen ist das Material weich, dunkel und matt, was die Aufnahme erschwert und den Kontrast begrenzt. Zum anderen ist die Zuführung der eigentliche Engpass, weil elastische Teile aneinanderkleben, sich verhaken und aus der Position springen. In dokumentierten Anwendungen entscheidet die Lösung der Zuführung oft über die Machbarkeit, bevor überhaupt der Sensor festgelegt wird.

F Wie prüfe ich die Höhe und den Sitz einer Dichtung?

Über eine Höhenmessung mit einem 3D-Profilsensor. Eine zu niedrige oder verkippte Dichtung ist im Grauwertbild kaum zu erkennen, in der Höhe dagegen eindeutig. Die Modellreihe LJ-X8000 erfasst Höhe und Sitzlage scannend, für statische Prüfungen im Takt bietet sich die Snapshot-Variante der Modellreihe LJ-S8000 an. Die zulässige Höhe wird vorab an Grenzmustern festgelegt, damit genau die Abweichung erkannt wird, die später zum Leck führt.

F Welcher Sensor erkennt Schnittfehler und Abrisse an Dichtlippen?

Für Schnittfehler und Abrisse, die über die Geometrie definiert sind, ist ein 2D/3D Laser-Profilsensor der Modellreihe LJ-X8000 die zuverlässige Wahl, idealerweise von zwei Seiten aufgenommen, um die ganze Lippe zu erfassen. Reine Oberflächenmerkmale wie Verunreinigungen und Farbfehler erkennt dagegen eine Kamera. In vielen Projekten werden beide Prinzipien kombiniert, um Schnitt, Höhe, Oberfläche und Farbe gemeinsam abzudecken.

F Wie löse ich die Zuführung elastischer Teile?

Indem die Zuführung an den Anfang des Projekts gestellt wird, nicht ans Ende. Zu klären ist, wie die Teile vereinzelt, ausgerichtet und dem Sensor in definierter Lage präsentiert werden, ob eine Nesteraufnahme oder ein Drehteller passt und ob elektrostatische Aufladung die Teile zusätzlich zusammenhält. Häufig wird die Zuführung gemeinsam mit einem Integrator gelöst, und erst danach wird der Sensor festgelegt.

F Kann ich viele Varianten von Dichtungen auf einer Anlage prüfen?

Ja. Über eine Programmumschaltung erhält jede Variante ein eigenes Prüfprogramm mit passenden Toleranzen, ausgelöst über Code oder SPS-Signal. Bei stark variierenden Teilen in Material, Farbe und Größe hilft eine AI-Fehlerklassifizierung, die zulässige Unterschiede von echten Fehlern trennt. Voraussetzung ist, dass alle Varianten mit realen Testmustern abgesichert werden, bevor die Anlage ausgelegt wird.

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